MGI 太空望远镜 它们已成为我们从地球大气层外观测宇宙的最佳工具之一。通过将它们放置在轨道上或拉格朗日点等战略位置，我们可以避免诸如……之类的问题。 空气湍流光污染或某些波长的吸收，使我们能够以从地面上根本无法企及的清晰度看到宇宙。
过去几十年间，已部署了种类繁多的空间天文台，覆盖了…… 整个电磁波谱从能量最高的伽马射线到无线电波，包括X射线、紫外线、可见光、红外线和微波，太空探索涵盖了各种波段。此外，还发射了探测宇宙射线等粒子的探测器，甚至开发出了引力波望远镜的原型。我们将冷静而详尽地探讨太空望远镜的主要类型、最具代表性的任务以及即将开展的重大项目。
什么是太空望远镜？它为什么如此重要？
太空望远镜本质上是一台 天文台 安装在运行于大气层外的航天器或卫星上。与地面望远镜不同，这些平台可以观测到几乎完全被大气层阻挡的光谱区域（例如X射线、伽马射线或极紫外线），并且还能避免地面天文台观测到的光学图像因大气层扭曲而产生的模糊现象。
根据所研究的辐射类型，太空望远镜可分为以下几类： 伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波此外，还有专门探测高能粒子（宇宙射线）的任务，以及探测太空引力波的新兴项目。这些领域各自揭示着不同的宇宙景象：从黑洞和伽马射线暴到宇宙微波背景辐射的微弱光芒，再到暗物质的分布。
伽马射线太空望远镜：最极端的宇宙
伽马射线望远镜测量光子 极高的能量 这种辐射源于剧烈的天体物理现象。它会被地球大气层吸收，因此我们只能通过平流层气球，或者更好的选择是，通过轨道卫星或深空探测器来研究它。
典型的伽马射线源有： 超新星、中子星、脉冲星和黑洞 在双星系统或活动星系核中。此外，还有神秘的伽马射线暴，这种持续时间极短但能量巨大的爆发现象，其性质已被研究数十年。
历史上已经发射了许多伽马射线天文台。其中，苏联的探测器是先驱者之一。 质子-1、质子-2 和质子-4所有这些探测器都在20世纪60年代进入了近地轨道。随后又进行了诸如……之类的任务。 SAS 2 NASA小型天文卫星2号 Cos-B 来自欧洲航天局，或者 HEAO 3 美国人，将各种乐器组合在一起，用于高能量用途。
在20世纪80年代和90年代，一些关键项目包括： 手榴弹 （法苏合作），卫星 伽玛 最重要的是 康普顿伽马射线天文台（CGRO） 来自美国宇航局，是“伟大天文台”系列的一部分。CGRO在1991年至2000年间在近地轨道上观测天空，绘制了数百个伽马射线源的地图，并帮助将伽马射线暴分类为不同的类型。
后来出现了诸如以下特殊任务： 莱格里 （低能伽马射线成像仪）西班牙语， HETE 2 欧洲天文台专注于瞬态爆发 积分 或者卫星 Swift能够快速探测伽马射线暴，并利用其仪器追踪这一现象的演变。近年来，以下几艘飞船尤为突出： 敏捷中， 费米伽玛射线太空望远镜 以及实验 GAP的搭载于日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的日心轨道任务中，用于研究伽马射线暴的偏振。
X射线望远镜：宇宙的X射线
X射线望远镜专注于光子 高能量但不如伽马射线强烈大气层也会阻挡这种辐射，因此只有利用高空气球或在轨道上才能进行此类观测。X射线是由星系团、活动星系核、超新星遗迹、包含白矮星、中子星和黑洞的X射线双星系统，以及我们太阳系内的一些天体（例如月球）发射的，尽管在这种情况下，大部分亮度来自反射的太阳X射线。
在首批 X 个天文台中，以下几个尤为突出： 乌呼鲁 （1970年），第一颗专门用于该频段的卫星。随后又进行了诸如……之类的任务。 ANS （荷兰天文卫星） 艾瑞尔·V印度人 阿耶波多中， SAS-C 来自美国宇航局或高能天文台 HEAO-1 和 HEAO-2 （后者被称为） 爱因斯坦天文台），这极大地改进了 X 射线源目录。
日本在卫星领域发挥了关键作用，例如…… 白鸟（CORSA-b）, 天马, 银河, ASCA 或以后， 朱雀 y 瞳欧洲人也很重要。 外骨骼 和俄罗斯 超毅它将紫外线和 X 射线观测结合起来，在一个高度椭圆的轨道上进行。
上世纪90年代和本世纪初，一些任务取得了成功，这些任务现在已成为真正的标杆。 罗莎 他对软X射线源进行了深入调查； BeppoSAX 由于其X射线追踪能力，它在定位伽马射线暴方面发挥了至关重要的作用；而且 Rossi X射线计时探测器（RXTE） 它使得人们能够以前所未有的细节研究黑洞和中子星系统的变异性。
目前仍在活跃的人员包括 钱德拉X射线天文台 （美国国家航空航天局） XMM-牛顿 （欧洲航天局）两者均运行在高度椭圆轨道上，可以进行长时间的连续观测。更新的观测数据是 新星专门研究硬X射线的印度天文台 阿斯特罗萨特中国望远镜 HXMT俄德关系 Spectr-RG 以及专注于偏振测量的任务，例如 IXPE和 XRISM o XPo卫星 和 爱因斯坦探测器从而扩展了光谱学和 X 射线变异性方面的能力。
紫外望远镜：探索紫色之外的宇宙
紫外望远镜专门用于观测波长介于 大约 10 和 320 纳米这种辐射大部分被大气层吸收，因此我们只能从高层大气、月球表面或太空对其进行研究。太阳、众多炽热恒星和许多星系都会发出大量的紫外线，这对于分析恒星形成过程和化学成分至关重要。
首批紫外线探测任务包括： OAO-2（观星者） y OAO-3 哥白尼 NASA的望远镜 猎户座1号和猎户座2号 安装在苏联空间站上。其中一个特殊案例是…… 远紫外相机/光谱仪 由阿波罗 16 号宇航员安装在月球表面，使得在没有大气层的环境中进行紫外线观测成为可能。
卫星 ANS 它也配备了紫外线仪器，但真正的飞跃是由……实现的。 国际紫外线探测器（IUE）欧洲航天局、美国国家航空航天局和英国联合开展的这项任务在高度椭圆轨道上运行了近二十年，成为紫外光谱研究的真正主力军。苏联提供了望远镜。 超毅也对该频段敏感。
El 哈勃太空望远镜虽然它以可见光成像而闻名，但它在近紫外波段也拥有非常强大的仪器，这使得它能够探测恒星大气层、恒星形成区和年轻星团。随后，它又执行了诸如……之类的任务。 欧盟 （极紫外探测器），天文台 Astro 1 和 Astro 2，o el FUSE （远紫外光谱探测器），专注于远紫外波段。
进入21世纪，诸如此类的项目已经出现： CHIPS， 使命 GALEX 为了研究紫外波段星系的演化，韩国卫星 凯撒特4号以及最近的一些任务，例如 IRIS面向太阳过渡区的日本天文台 久崎亚轨道实验，例如 金星光谱火箭实验或者像月球上安装的望远镜那样的望远镜 月球紫外望远镜（LUT）. 阿斯特罗萨特 它还结合了紫外线仪器和太阳探测任务，例如 阿迪亚-L1 其中包括从拉格朗日点 L1 开始的该范围内的观测结果。
空间光学望远镜：无与伦比的可见光质量
光学天文学是最经典的天文学：它主要研究波长在约 400 和 700 纳米将光学望远镜放置在太空中可以消除大气湍流和大部分吸收，从而获得极高分辨率的图像。这些仪器用于观测行星、恒星、星云等。 星系原行星盘以及几乎所有在可见光下发光的物体。
首批重大里程碑之一是 希帕科斯 欧洲航天局（ESA）致力于精密天体测量：测量恒星的位置和视差以确定它们的距离。在20世纪80年代末和90年代初，它彻底改变了星表。不久之后，在1990年， 哈勃太空望远镜这是美国宇航局和欧洲航天局的联合项目，至今仍在地球低轨道上运行。
哈勃望远镜主要观测可见光和近紫外光，不过在一次维修任务后，它也获得了额外的功能。 近红外由于其稳定性和清晰度，它提供了宇宙中一些最具标志性的图像，实现了对哈勃常数的高精度测量，并揭示了遥远星系、球状星团、行星形成盘等诸多细节。
其他轨道光学天文台还包括小型加拿大望远镜。 MOST法欧 科罗致力于系外行星和恒星振荡的研究，或者说是纳米卫星星座的研究 英国例如这样的任务 Swift虽然它们最初是为研究伽马射线暴而建造的，但其中也包含了用于追踪这些现象演变的光学仪器。
在系外行星领域，卫星 开普勒 它标志着一个转折点，利用凌日法从日心轨道探测到了数千颗行星。随后，天文台也进行了类似的研究。 TESS 来自美国宇航局和欧洲任务 切普旨在对已知与太阳同步运行的系外行星进行表征。 阿斯特罗萨特 它还包括光学仪器，以及诸如此类的项目。 盖亚他们位于 L2 拉格朗日点，进一步改进了天体测量学，生成了我们银河系最精确的三维地图。
红外望远镜：揭开寒冷黑暗宇宙的面纱
红外光具有 比可见光能量更低 它非常适合研究因宇宙膨胀而亮度发生红移的寒冷或遥远天体。在红外波段，我们可以观测到低温恒星（包括褐矮星）、恒星形成尘埃云、原行星盘以及非常遥远的星系。
首批重大项目之一是 IRAS它绘制了第一张完整的天空红外地图，并发现了北落师门、绘架座β星和织女星等恒星周围的尘埃盘。随后出现了日本望远镜。 太空红外望远镜以及欧洲天文台 ISO （红外空间天文台）从高度椭圆的轨道上探索了广阔的红外波段的天空。
军事科学任务 MSX 它还提供了红外数据，而卫星 西南航空 它专注于亚毫米波波长，这对于研究星际云中的分子至关重要。 WIRE可惜的是，由于早期的失败，它未能实现其目标。
El 斯皮策太空望远镜作为NASA大型天文台的一部分，太空望远镜从太阳引力轨道观测中红外和远红外波段，在恒星形成、红外星系和系外行星方面取得了令人瞩目的成果。日本的任务 Akari号 扩大了这些研究，同时天文台 赫歇尔 位于拉格朗日 L2 点的 ESA/NASA 望远镜是迄今为止发射的最大红外望远镜，直到 2013 年氦气耗尽为止。
卫星 WISE 它绘制了整个中红外波段的天空图，探测到了从近处的小行星到遥远星系的一切天体。而当前的恒星是…… 詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）同样位于L2点的这台望远镜，其主要观测目标是红外波段。它巨大的6,5米分段式主镜和低温仪器，使其能够以前所未有的细节研究第一批星系、恒星和行星的形成以及系外行星的大气层。该任务还将在近红外和可见光波段开展观测工作。 欧几里德 来自欧洲航天局，主要研究来自 L2 的暗物质和暗能量。
微波望远镜：宇宙大爆炸的回声
微波空间望远镜主要用于高精度测量 微波宇宙背景宇宙大爆炸遗留下的化石般的光芒。通过这些观测，可以确定一些关键的宇宙学参数，例如宇宙的年龄、暗物质和暗能量的含量以及宇宙的大尺度几何结构。
这颗卫星是这一领域的先驱。 科比 美国宇航局的宇宙背景探测器（COBE）首次测量了宇宙微波背景辐射的微小温度各向异性。后来，瑞典天文台也进行了类似的研究。 奥丁 它结合了近地轨道上的微波和亚毫米波研究。
下一个重大飞跃是任务 WMAP 位于拉格朗日L2点的NASA威尔金森微波各向异性探测器(WMP)极大地改进了COBE的测量结果，并建立了所谓的“标准宇宙学模型”。随后，欧洲航天局(ESA)发射了该卫星。 普朗克在L2点，它还获得了迄今为止最精确的宇宙背景辐射图，之后在任务结束后退役到安全的日心轨道。
空间射电望远镜：行星级干涉测量
尽管大气层对无线电波相对透明，但将天线放置在太空中可以让我们…… 超长基线干涉测量 通过将轨道射电望远镜与地球表面的天线相结合，并对这些信号进行关联，可以实现相当于望远镜间距大小的角分辨率，这对于研究极其致密的结构非常理想。
该领域的一项关键任务是 哈尔卡 （VSOP），由日本高等科学机构ISAS发射。它以高度椭圆轨道绕地球运行，提供了高达数万公里的基线。它以极高的分辨率观测了超新星遗迹、脉泽、引力透镜和活动星系核。
最近，俄罗斯项目 Spektr-R（RadioAstron） 它进一步扩展了这些可能性，采用了极其细长的轨道（从 10,000 公里到近 390,000 公里），与地面射电望远镜一起，构成了有史以来建造的最大干涉测量系统之一。
太空中的粒子和宇宙射线探测器
除了光子之外，许多太空任务还包含能够探测其他粒子的仪器。 宇宙射线和高能粒子 这些宇宙射线起源于太阳、我们的银河系或河外天体。其中一些宇宙射线能量极高，与活动星系核喷流等过程有关。
最早一批搭载粒子探测器的任务中包括苏联的任务。 质子-1 和质子-2它测量了近地轨道上的质子和电子。 HEAO 3 它还配备了用于研究宇宙原子核的仪器。
它于上世纪90年代推出。 南非邮政 （NASA/DE）专注于地球磁层中的高能粒子。该实验 AMS-01 他曾短暂搭乘航天飞机执行测试任务。 α磁谱仪的前体 AMS-02永久安装在国际空间站上，用于寻找反物质和暗物质的线索。
使命 PAMELA欧洲和俄罗斯的多个机构合作研究了近地轨道高能粒子的流动。与此同时， IBEX 美国宇航局（NASA）通过研究中性高能原子来绘制太阳风与星际介质之间的相互作用图，而诸如……之类的卫星则用于此目的。 阻尼 中国正在研究高能电子、正电子和伽马射线，以寻找暗物质的间接信号。
引力波空间望远镜
引力波是 时空涟漪 这些信号是由黑洞或中子星合并等事件产生的。在地球上，像LIGO和Virgo这样的探测器已经测量到这些信号，但下一个重大前沿是将引力干涉测量技术带到太空，在那里可以建造更长的臂，对更低的频率更加敏感。
第一个技术步骤是 丽莎探路者 欧洲航天局（ESA）的演示任务在日心轨道上测试了试验性质量控制和激光干涉测量系统。该任务的成功为未来的项目铺平了道路。 LISA（激光干涉空间天线）计划于 2030 年代实施，它将由三颗相距数百万公里的卫星组成，形成一个三角形，能够追踪来自宇宙尺度上巨大源的引力波。
主要天文台和旗舰任务
在其众多太空望远镜中，NASA推广了一系列 大天文台它们各自侧重于光谱的某个部分。上述 哈勃 它涵盖可见光和近紫外光（以及部分红外线）， 总务处 他专门研究伽马射线。 钱德拉X射线天文台 探索软X射线和 斯皮策太空望远镜 他致力于红外线研究。
此外，还有一些任务虽然并非正式意义上的大型天文台，但却产生了巨大的影响： IRAS 作为首款红外天空跟踪器； 超毅 y 手榴弹 在苏联势力范围内； ISO 欧洲的；系外行星的 科罗; 该 国际教育学院 紫外线；太阳天文台 SOHO加拿大卫星 SCISAT-1 研究地球大气层；X射线先驱 乌呼鲁, HEAO；天体测量学 希帕科斯加拿大小型望远镜 MOST或日语 ASTRO-F（Akari）等等。
在宇宙学领域，诸如以下任务 WMAP y 普朗克 使得人们能够精确测定标准宇宙学模型的参数。在高能情况下，诸如……之类的天文台 积分 y Swift 它们持续探测瞬态现象，而像……这样的项目 INTEGRAL、WMAP、Spektr-R o 奥丁 它们提供了对高能辐射和宇宙大尺度结构的更全面的认识。
新一代的巨人：詹姆斯·韦伯、罗曼、欧几里得及其他
El 詹姆斯·韦伯太空望远镜 它已成为本世纪最重要的天文台。该天文台由美国宇航局（NASA）、欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）联合运营，位于拉格朗日L2点，旨在研究宇宙历史的各个阶段：从最早的星系到行星系统的形成，再到系外行星大气层的分析。例如，它的红外图像使得人们能够将对NGC 628等星系的观测结果与哈勃望远镜的观测结果进行比较，从而揭示出尘埃和气体中此前未曾观测到的细节。
多亏了韦伯，候选人已经确定下来。 极其古老的星系它能够提供超新星遗迹的清晰图像以及太阳系行星的详细视图。它的成功建立在过去四十年红外望远镜（例如IRAS、ISO、Spitzer和Akari）的经验之上，这些望远镜奠定了技术和科学基础。
展望不久的将来，NASA正在做准备 罗马太空望远镜 （原名WFIRST），同样位于L2点，旨在以极宽的视场研究暗能量、大尺度结构和系外行星群。在系外行星领域，欧空局将开发 柏拉图，这将重点关注搜索和表征 可居住的系外行星 围绕着类似太阳的恒星运行。
在众多雄心勃勃的项目中，以下项目尤为突出： 宜居世界天文台旨在详细研究宜居带内类地行星并进行搜索 生物特征 在它们的大气层中。为此，它将使用诸如日冕仪或可能使用外部帆（星罩）之类的技术，这些技术能够阻挡恒星的光线，从而揭示出行星微弱的信号。
X射线望远镜 ATHENA 先进高能天体物理望远镜（ATE）是欧洲航天局（ESA）、美国宇航局（NASA）和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）合作研制的项目，旨在研究超大质量黑洞、星系团以及充满宇宙的高温气体。在引力波领域，该任务的目标是…… LISA 它将成为追踪大质量黑洞和其他致密系统碰撞的大型太空天文台。
在以下范畴下，还有许多关于未来的概念： 大型天文台技术成熟计划（GOMAP） 所谓的 新大天文台着眼于 2040 年以后，寻求开发建造更大、更精确的望远镜所需的技术，包括光学、红外和高能望远镜。
其他正在开发中的项目和任务
除了那些知名项目之外，还有一大批项目将构成下一代太空望远镜。NASA正在致力于…… 托利曼该望远镜专注于利用高精度天体测量技术研究半人马座α星系，寻找潜在的宜居行星。中国方面正在筹备这台望远镜。 巡天一个可以安装在中国空间站上进行维护的光学天文台，将提供非常广阔的视野。
其他正在筹划中的任务包括可变目标监视器 空间变量对象监视器光谱天文台 球体Ex中， AstroSat-2 印度望远镜可以替代 Astrosat 或欧洲望远镜。 ARIEL专门从事从拉格朗日点 L2 分析系外行星大气层的研究。它们都将加入现有舰队，以涵盖不同的能量范围和科学目标。
为了更好地研究我们的恒星，新的太阳天文台和探测任务也在开发中。了解…… 太阳风暴和日冕物质抛射 在一个日益依赖技术的星球上，保护卫星、电网和通信系统至关重要。诸如此类的任务 SOHO o 普罗巴-3这些老牌仪器为地球轨道上的新一代仪器以及日地系统中特定点的仪器铺平了道路。
从宏观角度来看，从17世纪伽利略用简易望远镜观测太阳，到如今位于L2点、能够观测到早期星系的巨型天文台，我们可以清楚地看到： 每一代新的太空望远镜 它拓展了我们的认知边界：我们能够探测到更遥远的星系，追踪超大质量黑洞，分析系外行星大气层的化学成分，并改进宇宙学参数。种种迹象表明，即将投入使用的天文台——韦伯望远镜、罗马望远镜、欧几里得望远镜、PLATO望远镜、ARIEL望远镜、LISA望远镜、宜居世界天文台等等——不仅将帮助我们解答关于宇宙起源和演化的经典问题，还将提出我们前所未见的全新谜题。
